Sobre uma mesa de ar sem atrito, o disco de hóquei
, com massa
, se desloca de encontro ao disco de hóquei
, com massa
, que inicialmente está em repouso. Depois da colisão, o disco de hóquei
possui velocidade igual a
da direita para a esquerda e o disco de hóquei
possui velocidade
da esquerda para a direita.
a) (Vale 12,5 pontos) Qual era a velocidade do disco de hóquei
antes da colisão?
a) (Vale 12,5 pontos) Qual era a velocidade do disco de hóquei
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos dois discos de hóquei numa mesa sem atrito. O disco A, que pesa 150 gramas, está se movendo em direção ao disco B, que pesa 170 gramas e está parado. Após a colisão, o disco A está se movendo para a esquerda a 0,15 m/s e o disco B está se movendo para a direita a 0,45 m/s. A pergunta é: qual era a velocidade do disco A antes da colisão?
Vamos precisar usar o conceito de conservação da quantidade de movimento. Isso significa que, em um sistema sem forças externas (como atrito, que aqui está ausente), a quantidade total de movimento antes da colisão é igual à quantidade total de movimento depois da colisão.
Para resolver isso, vamos seguir os passos abaixo.
Passo 2
Primeiro, vamos converter as massas dos discos para unidades consistentes. Como normalmente usamos quilogramas (kg) em física, vamos fazer isso:
Passo 3
Agora, vamos definir as velocidades. Vou considerar que para a direção à direita é positiva e para a esquerda é negativa.
-
Antes da colisão:
- Disco A:
(o que queremos encontrar) - Disco B:
m/s (está parado)
- Disco A:
-
Depois da colisão:
- Disco A:
m/s (para a esquerda) - Disco B:
m/s (para a direita)
- Disco A:
Passo 4
Aplicando a conservação da quantidade de movimento:
Matematicamente:
Sabemos que
, então simplificando:
Passo 5
Queremos encontrar
, então vamos isolar essa variável:
Mas isso simplifica para:
Passo 6
Agora, vamos substituir os valores conhecidos:
Calculando a fração:
Então:
Passo 7
Finalmente, somando os valores:
Resposta
A velocidade do disco de hóquei
antes da colisão era de 0,36 m/s para a direita.
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Sobre uma mesa de ar sem atrito, o disco de hóquei
, com massa
, se desloca de encontro ao disco de hóquei
, com massa
, que inicialmente está em repouso. Depois da colisão, o disco de hóquei
possui velocidade igual a
da direita para a esquerda e o disco de hóquei
possui velocidade
da esquerda para a direita.
b) (Vale 12,5 pontos) Sabendo que os discos de hóquei permanecem em contato durante , calcule o módulo da força média sentida por cada disco durante a colisão.
b) (Vale 12,5 pontos) Sabendo que os discos de hóquei permanecem em contato durante
Um cavalheiro
, de massa
, move-se sobre um trilho de ar sem atrito e colide frontalmente com um cavaleiro
, de massa
, que se move com velocidade de
da direita para a esquerda após a colisão. Sabendo-se que a colisão é elástica e que, após a colisão, o cavaleiro
se movimenta a
da direita para a esquerda:
b) (Vale 12,5 pontos) Calcule a velocidade do cavaleiro depois da colisão.
b) (Vale 12,5 pontos) Calcule a velocidade do cavaleiro